Ultrazvučna ekstrakcija aktivnih spojeva iz nusproizvoda grožđa i vina

Grožđe (Vitis vinifera), vinova loza i nusproizvodi proizvodnje vina bogati su polifenolima i drugim bioaktivnim tvarima, koje su vrijedni spojevi za proizvodnju ljekovitih pripravaka i dodataka prehrani. Ultrazvučna ekstrakcija omogućuje jednostavno i vrlo učinkovito izdvajanje spojeva iz grožđa i vinove loze (npr. iz komine grožđa, sjemenki, lišća, peteljki i vinskog taloga). Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom brza je, pouzdana i nadmašuje druge metode ekstrakcije većim prinosima, blažim uvjetima ekstrakcije, kraćim vremenom ekstrakcije i nižim troškovima.

Ultrazvučna ekstrakcija fitokemikalija iz grožđa i vinove loze

Nusproizvodi iz vinograda i procesa proizvodnje vina uključuju pulpu grožđa, kominu (kožice i sjemenke), vinski talog, lišće vinove loze, peteljke i rozgvu, koji čine do 30−40% w/w krutih tvari te se uglavnom odbacuju kao neiskorišten otpad. Otkrivajući bogatstvo polifenola i drugih bioaktivnih spojeva u tim nusproizvodima grožđa i vina, industrija sve više upotrebljava te biljne materijale za proizvodnju vrijednih ekstrakata. Resveratrol, antocijanidini, proantocijanidin, quercitin i druge tvari koje se nalaze u grožđu i vinovoj lozi (Vitis vinifera) već se široko konzumiraju u obliku ljekovitih pripravaka i dodataka prehrani. Kao izvor spojeva koji povoljno djeluju na zdravlje, ekstrakti nusproizvoda vrste Vitis vinifera upotrebljavaju se u farmaceutskoj i prehrambenoj industriji, istodobno podupirući održivu poljoprivredu. Ultrazvučna ekstrakcija olakšava oslobađanje bioaktivnih spojeva iz grožđa i njegovih nusproizvoda. Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom odavno je etablirana tehnika ekstrakcije koja se upotrebljava za farmaceutske i prehrambene spojeve. Omogućuje vrlo visoke prinose ekstrakta u kratkom postupku ekstrakcije i djeluje s bilo kojim otapalom (npr. vodom, etanolom, izopropanolom, heksanom itd.)

Ultrazvučna ekstrakcija polifenola iz sjemenki grožđa

Sjemenke grožđa bogate su proantocijanidinima te su stoga izvrstan izvor za proizvodnju ekstrakata proantocijanidina za ljekovite pripravke i dodatke prehrani. Thilakarathna i Rupasinghe (2022) uspjeli su pokazati nadmoćnu učinkovitost sonikacije pri kontroliranim povišenim temperaturama, koja je rezultirala većim prinosima proantocijanidina i znatno kraćim vremenom ekstrakcije (ultrazvuk 53 min. u usporedbi s konvencionalnom ekstrakcijom otapalom 150 h!).
Uvođenje topline i sonikacije znatno je smanjilo vrijeme ekstrakcije (vrijeme sonikacije od 53 min) i potrebnu količinu vodenog etanola (10,14:1 v:w), uz istodobno znatno povećanje prinosa PAC-a (16,1 mg CE/g FW u usporedbi s predviđenih 26,6 mg CE/g FW). Konačni optimalni uvjeti bili su 47% etanola, omjer s:s od 10:1 (v:w), vrijeme sonikacije od 53 min i temperatura ekstrakcije od 60◦C.

Učinkovita proizvodnja ekstrakta lišća vinove loze sonikacijom

Lišće vinove loze (Vitis vinifera) bogato je resveratrolom, antocijanidinima, kvercetinom, izokvercetinom i mnogim drugim bioaktivnim spojevima, koji se često primjenjuju u obliku ekstrakta u ljekovite i zdravstvene svrhe.
Pokazalo se da ultrazvučna ekstrakcija daje visoke prinose ekstrakta punog spektra iz lišća vinove loze, čime proces ekstrakcije postaje vrlo učinkovit. Vodeni etanol pokazao se kao poželjno otapalo za ekstrakte vinove loze jer ima izvrsnu sposobnost otapanja ciljnih molekula i nije toksičan. Proces ekstrakcije ultrazvukom traje samo nekoliko minuta i može se provoditi kao šaržni proces ili u kontinuiranom protočnom načinu rada.
Primjerice, resveratrol ultrazvučno ekstrahiran iz lišća vinove loze može se pročistiti s pomoću kolone s mezoporoznim ugljikom, čime se čistoća resveratrola povećava s 2,1 na 20,6%. (usp. Sun i sur., 2018)

Ultrazvučna ekstrakcija stilbenoida iz peteljki grožđa

Protokol ultrazvučne ekstrakcije autora Piñeiro i sur. (2013) omogućuje visok stupanj izdvajanja stilbena kao što su trans-resveratrol, ε-viniferin, piceatanol i vitisin B, koji su uglavnom prisutni u rozgvi vinove loze i peteljkama grožđa.

Grafički sažetak istraživanja ultrazvučne ekstrakcije stilbenoida iz peteljki grožđa.
(Istraživanje i slika: Piñeiro i sur., 2013)

S pomoću ultrazvučnog uređaja UP200S (200W, 24kHz) glavni stilbenoidi prisutni u peteljkama grožđa mogu se ekstrahirati za 15 min, uz temperaturu ekstrakcije od 75°C i 80% etanol kao ekstrakcijsko otapalo, bez potrebe za korakom čišćenja organskim otapalom. Optimizirana metoda omogućila je jednostavnu i učinkovitu analizu sadržaja stilbenoida u 22 uzorka peteljki grožđa.

Dijagram glavnih učinaka na srednji stupanj izdvajanja (površina 10.000−1) ultrazvučnom ekstrakcijom uređajem UP200S uz primjenu različitih parametara: piceatanol (a), trans-resveratrol (b), ε-viniferin (c) i vitisin-B (d).
(Istraživanje i grafikoni: Piñeiro i sur., 2013)

HPLC-DAD kromatogram koji odgovara referentnom ekstraktu obogaćenom stilbenoidima.
(Istraživanje i grafikoni: Piñeiro i sur., 2013)

Ultrazvučni procesori visokih performansi za ekstrakciju iz grožđa i vinove loze

Ekstraktori Hielscher Ultrasonics dobro su etablirani u području ekstrakcije iz biljaka, bez obzira na biljni materijal ili otapalo koje se upotrebljava. Proizvođači ekstrakata – kako ekskluzivni mali proizvođači tako i veliki masovni proizvođači – u širokoj ponudi opreme Hielscher pronalaze idealnu opremu za ultrazvučnu ekstrakciju koja odgovara njihovim proizvodnim zahtjevima. Sustavi za šaržne procese i kontinuirane procese u liniji odmah su dostupni i mogu se otpremiti istoga dana.

Visokoučinkovita ekstrakcija ultrazvučnim uređajima Hielscher

Ultrazvučni ekstraktori Hielscher učinkovito razaraju biljne stanice, povećavaju površinu biljnog materijala za prodiranje otapala te poboljšavaju prijenos tvari, što rezultira brzim i potpunim oslobađanjem fitokemikalija (sekundarnih metabolita). Osmišljeni za jednostavnu uporabu, ekstraktori Hielscher brzo se instaliraju i omogućuju sigurno i intuitivno rukovanje.
 
Tablica u nastavku daje okvirni prikaz približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja: